多功能包裝機(jī)械設(shè)計(jì)

1、第1章 緒論1.1 課題研究的背景、目的及意義目前，我國(guó)的醫(yī)藥包裝同國(guó)際水平相比還有很大的差距，集中體現(xiàn)在包裝設(shè)計(jì)、技術(shù)水平，功能單一而且需要大量的人力、財(cái)力、物力。故集多功能于一體的裝盒機(jī)，符合多功能要求的制藥包裝設(shè)備越來(lái)越多地受到各大制藥廠(chǎng)上的青睞，工欲善其事，必先利其器。還要注意簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，在保證功能的同時(shí)使得機(jī)構(gòu)不繁重臃腫，多功能藥品包裝全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)集折盒、裝盒的功能于一身，并具有打印批號(hào)、粘貼防偽標(biāo)簽等功能，具有明顯的性?xún)r(jià)比，其技術(shù)穩(wěn)定、性能齊全，大大提高了藥品包裝的速度，降低了生產(chǎn)成本，提高了制藥廠(chǎng)商的經(jīng)濟(jì)效益，吸引了眾多制藥企業(yè)的目光。通過(guò)對(duì)藥品自動(dòng)裝盒機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析，可以

2、很好的掌握機(jī)械的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。提高文獻(xiàn)的閱讀能力及論文的寫(xiě)作水平。1.1.1 包裝機(jī)械的市場(chǎng)背景國(guó)外包裝和食品機(jī)械水平高的國(guó)家主要是美國(guó)、德國(guó)、意大利、日本、和英國(guó)。而德國(guó)的包裝機(jī)在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。我國(guó)的藥品包裝機(jī)械從整體上來(lái)看和外國(guó)的設(shè)備還是存在著一定的差距的，如產(chǎn)量不高、運(yùn)行不穩(wěn)定、零部件標(biāo)準(zhǔn)化低等。面對(duì)諸多的問(wèn)題我們?cè)诳紤]提高自身水平的同時(shí)，重新整理今后的發(fā)展思路很有必要。我國(guó)藥品包裝機(jī)械經(jīng)過(guò)幾年的飛速發(fā)展，經(jīng)歷了從靠進(jìn)口到靠效仿到逐漸自我完善的過(guò)程，發(fā)展到今天可以說(shuō)達(dá)到了行業(yè)發(fā)展道路上的小高峰。但是隨著國(guó)家對(duì)藥品GMP認(rèn)證工作的不斷深化，GMP對(duì)藥品包裝設(shè)備的要求

3、也有更加嚴(yán)格的規(guī)范，我們的藥品包裝設(shè)備也在GMP的約束下前進(jìn)了一大步，無(wú)論是在包裝工藝上，還是在產(chǎn)品材質(zhì)的使用上。另外，由于電子技術(shù)的發(fā)展。也使藥品包裝設(shè)備效能感自動(dòng)化邁進(jìn)了一大步，但距離實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化還有待于努力。我國(guó)包裝機(jī)械需求量很大，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)械無(wú)論是數(shù)量上還是品質(zhì)上（國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平普遍低，95%產(chǎn)品屬于初中級(jí)產(chǎn)品：產(chǎn)品質(zhì)量不高，性能低，壽命短，可靠性差）都遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足需求，每年仍需進(jìn)口大量包裝機(jī)械，我國(guó)是世界包裝機(jī)械的進(jìn)口大國(guó)之一。我國(guó)包裝機(jī)械（含食品機(jī)械）進(jìn)口額2000年、2001年和2002年分別為8.1億美元、9.6億美元和10.3億美元。與進(jìn)口額相比，我國(guó)包裝機(jī)械的

4、出口額小很多。2000年和2001年分別為8400萬(wàn)美元和1.1億美元，2000年增為1.4億美元。我國(guó)已經(jīng)成為世界5大包裝機(jī)械生產(chǎn)國(guó)和2大包裝機(jī)械進(jìn)口國(guó)。另外，20實(shí)際80年代末開(kāi)發(fā)的冷殺菌技術(shù)在國(guó)外已開(kāi)始應(yīng)用，他們包括超高壓殺菌、超高壓脈沖電場(chǎng)殺菌、強(qiáng)磁脈沖殺菌、脈沖強(qiáng)光殺菌、微波殺菌，紫外線(xiàn)殺菌、臭氧殺菌、超聲波殺菌、高能射線(xiàn)殺菌和低溫調(diào)空殺菌等技術(shù)。另外還有生物包藏技術(shù)、活性包裝技術(shù)、柵欄障礙技術(shù)、膜分離技術(shù)及抗菌包裝技術(shù)等都是在食品加工和包裝方面的最新技術(shù)。食品超高壓處理技術(shù)被稱(chēng)為：“食品工業(yè)的一場(chǎng)革命”、“當(dāng)今世界十大尖端科技”等。冷殺菌又稱(chēng)物理殺菌，是當(dāng)代的嶄新科技。為了保持食品

5、功能成分的生理活性及保持食品色、香、味及營(yíng)養(yǎng)成分，食品包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)知道上采用冷殺菌技術(shù)是非常必要的。1.1.2 目的及意義1、目的本課題主要是完成多功能設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)多個(gè)功能機(jī)構(gòu)同步運(yùn)行，完成整個(gè)的包裝過(guò)程。其中包括工作機(jī)構(gòu)折盒裝置、折說(shuō)明書(shū)裝置、打印裝置。輔助機(jī)構(gòu)有傳送帶。在其中的折盒機(jī)構(gòu)中需要設(shè)計(jì)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)紙盒的傳輸，能準(zhǔn)確無(wú)誤地運(yùn)送到折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)的裝置下，完成一次性折盒、折說(shuō)明書(shū)到裝盒。通過(guò)上述機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)行完成折盒、折說(shuō)明書(shū)、裝盒傳送、打印等完整藥品包裝過(guò)程。同時(shí)要完成功能機(jī)構(gòu)中各個(gè)承載裝置的校核，以確保整個(gè)裝置的正常運(yùn)作。另外，要保證各個(gè)功能機(jī)構(gòu)之間的協(xié)調(diào)性，即在時(shí)間上的配合，也就是在

6、折盒機(jī)構(gòu)折好每一個(gè)盒的同時(shí)，機(jī)械手要運(yùn)送一個(gè)紙盒到與此同時(shí)折好的說(shuō)明書(shū)處，完成一次性裝盒然后運(yùn)送到等待的傳送帶上，進(jìn)行下一個(gè)打印工序。2、意義 本課題研究的意義在于真正實(shí)現(xiàn)多功能同步實(shí)現(xiàn)，總結(jié)分析現(xiàn)如今諸多包裝機(jī)的功能單一，操作笨重的情況，設(shè)計(jì)該裝盒機(jī)則是填補(bǔ)了自動(dòng)多功能包裝機(jī)械的空白。 由于目前國(guó)內(nèi)的包裝機(jī)械行業(yè)中，能完成整個(gè)過(guò)程的包裝機(jī)構(gòu)較少，所以多功能裝盒機(jī)的問(wèn)世，會(huì)給包裝行業(yè)帶來(lái)新的生機(jī)，給機(jī)械行業(yè)注入新的活力。 但是鑒于個(gè)人知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)有不足之處，然而我相信本課題的研究設(shè)計(jì)會(huì)給帶來(lái)新的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新意識(shí)。研究多功能自動(dòng)裝盒機(jī)豐富了個(gè)人設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)了設(shè)計(jì)興趣，還能

7、開(kāi)拓在包裝機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的創(chuàng)新空間。本次設(shè)計(jì)使我在四年中所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)，以及機(jī)械繪圖能力得到發(fā)揮，同時(shí)也發(fā)覺(jué)個(gè)人能力的有限。1.2 包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)我們?cè)谶M(jìn)行藥品包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)上除了滿(mǎn)足現(xiàn)有的包裝形式，也可以引導(dǎo)包裝方式的發(fā)展，是藥品包裝向著更安全、更方便、更具實(shí)用性、高效、節(jié)能的方向發(fā)展。1.2.1 國(guó)外包裝機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀2002年德國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)值達(dá)34億歐元，其產(chǎn)量的77%為出口產(chǎn)品。最近幾年，這些國(guó)家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢(shì)。1、工藝流程自動(dòng)化程度越來(lái)越高目前自動(dòng)化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線(xiàn)中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，目的是提高生產(chǎn)率，提高設(shè)備的柔性

8、和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作（模擬手工包裝）。每個(gè)機(jī)械手均有單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)見(jiàn)空包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的高質(zhì)量，同時(shí)對(duì)包裝材質(zhì)及厚度有自動(dòng)識(shí)別功能，再由電腦計(jì)算后去控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)，完全是個(gè)“自適應(yīng)”系統(tǒng)，保證系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作。提高生產(chǎn)率，降低工藝流程成本，最大限度地滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。高速設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，損失也同樣驚人，所以高速度設(shè)備一定要有故障分析系統(tǒng)（自診斷系統(tǒng)）并能自行排除故障，使生產(chǎn)率得以提高。2、適應(yīng)產(chǎn)品變化 設(shè)計(jì)具有好的柔性和靈活性。為適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期越來(lái)越短，有的產(chǎn)品甚至一季一變，而產(chǎn)量都很大，包裝機(jī)的壽命遠(yuǎn)大于產(chǎn)品的壽

9、命周期，所以某些包裝機(jī)要能適應(yīng)產(chǎn)品的變化，只能以柔性和靈活性來(lái)適應(yīng)，包括量的靈活、構(gòu)造的靈活和供貨的靈活。構(gòu)造可以采用單元模塊化，供貨靈活是指單機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種包裝組合，設(shè)多個(gè)進(jìn)料口及不同形式包裝。3、成套供應(yīng)能力強(qiáng) 如一條飲料灌裝線(xiàn)，有200多微電腦件，100多種控制軟件，灌裝封蓋部分又是兩套組合，其他部分共用。一個(gè)供貨商可以為用戶(hù)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、最后交用戶(hù)驗(yàn)收。包裝機(jī)械設(shè)計(jì)普遍使用仿真設(shè)計(jì)技術(shù)。把各種機(jī)器單元以數(shù)據(jù)庫(kù)形式存入計(jì)算機(jī)，把圖紙數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)、由計(jì)算機(jī)自動(dòng)合成三維模型把實(shí)際生產(chǎn)的指標(biāo)和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)三維模型即可按照實(shí)際工作情況進(jìn)行操作，演示出

10、生產(chǎn)能力、廢品率、生產(chǎn)線(xiàn)瓶頸在何處等，還可以根據(jù)用戶(hù)意見(jiàn)進(jìn)行修改模型直到用戶(hù)滿(mǎn)意。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)后，大大縮短惡劣包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)周期及新產(chǎn)品開(kāi)周期。1.2.2 國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)為開(kāi)拓中東、非洲包裝塑料市場(chǎng)，成為我國(guó)包裝工業(yè)創(chuàng)造條件，從去年在中東的阿聯(lián)酋舉辦的“中東和非洲包裝機(jī)械展銷(xiāo)會(huì)”來(lái)看，有關(guān)專(zhuān)家認(rèn)為，中東包裝塑料幾市場(chǎng)有待開(kāi)拓，我國(guó)包裝機(jī)械在該市場(chǎng)具有一定的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)勢(shì)在于價(jià)格實(shí)惠。據(jù)調(diào)查，中東市場(chǎng)的包裝機(jī)械適銷(xiāo)機(jī)型主要為：半自動(dòng)水平垂直包裝機(jī)、瓦楞紙箱生產(chǎn)線(xiàn)、PET（聚酯乙烯）塑料生產(chǎn)線(xiàn)、香皂水平包裝機(jī)及用于奶酪和黃油的水平填充、密封機(jī)械與奶油裝罐機(jī)的需要持續(xù)增長(zhǎng)。目前，各國(guó)包裝設(shè)

11、備在埃及市場(chǎng)所占份額為：埃及30%。意大利18%。中國(guó)15%，德國(guó)10%。西班牙8%，美國(guó)5%，英國(guó)5%，印度5%，中國(guó)臺(tái)灣2%，其他國(guó)家4%，由此可見(jiàn)，中國(guó)的包裝機(jī)械還有很大的拓展空間。我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì)80年代以來(lái)的20多年中，發(fā)展十分迅速。我國(guó)包裝幾產(chǎn)值在1982年僅為3億元人民幣，1999年、2000年和2001年分別增為125億、155億和為172億元，2002年增至195億元，到2005年將達(dá)250億元以上。人性化設(shè)計(jì)就是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要充分考慮人的勝利和心理因素。更加重視產(chǎn)品的“方便”、“價(jià)錢(qián)”、“安全”和“效率”等方面的評(píng)價(jià)，應(yīng)該不至于在。長(zhǎng)期使用過(guò)程中對(duì)操作者造成操作不

12、適、易疲勞等生理或心理的不良反應(yīng)至傷害。因此設(shè)計(jì)人性化的包裝機(jī)成為一大主題，如圖1.1所示。綠色設(shè)計(jì)原則將是從人類(lèi)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益出發(fā)的。從綠色設(shè)計(jì)原則出發(fā)，產(chǎn)品從它一出生到完成它實(shí)用價(jià)值以另一種形式存在都屬于設(shè)計(jì)所考慮的范圍。圖1.1 DBL（Z）-22系列包裝機(jī)我們應(yīng)當(dāng)遵從這樣一條原則：減少一切可以避免的，一切廢品都是浪費(fèi)，都可能對(duì)環(huán)境造成污染。在這個(gè)指導(dǎo)下，我們可以從結(jié)構(gòu)、工藝組合及包裝原材料等方面來(lái)考慮我們的包裝機(jī)械。綠色型包裝機(jī)如圖1.2所示?，F(xiàn)在的包裝自動(dòng)化只能說(shuō)是相對(duì)的。要實(shí)現(xiàn)真正的自動(dòng)化我們的路還很長(zhǎng)，會(huì)碰到諸如檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)整等一系列問(wèn)題。因此真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)還需要我們的努力

13、，盡管現(xiàn)在已經(jīng)有不少的機(jī)電一體化的產(chǎn)品，但是機(jī)械部分還是占主體。目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外有了不少的機(jī)電一體化的包裝機(jī)械產(chǎn)品，但是由于功能單一或者操作煩瑣，甚至機(jī)身笨重的缺點(diǎn)，真正的機(jī)電一體化還需要一段時(shí)間。圖1.2 ZHJ80D型自動(dòng)包裝機(jī)因此設(shè)計(jì)新型機(jī)電一體化的包裝機(jī)是如今的主題，在保證了人性化設(shè)計(jì)并且不危害人體健康的前提下，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)，這不僅是包裝機(jī)械的進(jìn)步，也是電氣和機(jī)械工程的進(jìn)步。對(duì)形態(tài)各異、物理特性各不同的藥品在檢測(cè)過(guò)程中所碰到的問(wèn)題會(huì)更多，而檢測(cè)之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不會(huì)就停留在當(dāng)前的這個(gè)程度上，這需要電子行業(yè)和包裝行業(yè)的共同努力，需要醫(yī)藥包裝機(jī)械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹?/p>

14、術(shù)及時(shí)的應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)，需要兩個(gè)行業(yè)的共同的探索。把各種機(jī)器單元以數(shù)據(jù)庫(kù)形式存入計(jì)算機(jī)，把圖紙數(shù)字化后輸入計(jì)算機(jī)、由計(jì)算機(jī)自動(dòng)合成三維模型把實(shí)際生產(chǎn)的指標(biāo)和數(shù)據(jù)、可能發(fā)生的故障等輸入計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)今已有不少這方面的產(chǎn)品問(wèn)世，但是也存在著各種各樣的問(wèn)題。比如功能單一，操作復(fù)雜煩瑣，主體機(jī)構(gòu)笨重等問(wèn)題是存在的。盡管如此國(guó)內(nèi)已經(jīng)有了比較完善的功能裝置和包裝機(jī)，它在機(jī)構(gòu)上，功能上，以及操作上都實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化的功能，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的的空白，為以后多功能自動(dòng)裝盒機(jī)的發(fā)展鋪好了道路。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品DZH-100型包裝機(jī)如圖1.3所示。圖1.3 DZH-100多功能自動(dòng)包裝機(jī)1.3 本課題的研究設(shè)想多功能指制藥機(jī)械在特定

15、的使用和環(huán)境條件下，完成基本工藝動(dòng)作的機(jī)電運(yùn)動(dòng)功能。隨著高新技術(shù)的發(fā)展、交叉領(lǐng)域新技術(shù)滲入，先進(jìn)的原理、機(jī)構(gòu)、控制方法及檢測(cè)手段的應(yīng)用，儀制藥機(jī)械的功能不斷被充實(shí)和完善。多功能藥品包裝全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)具有如下功能： 因?yàn)楹凶拥姆N類(lèi)繁多，因此設(shè)計(jì)的折盒模塊也要有不同種類(lèi)以相適應(yīng)。具體到模塊的長(zhǎng)寬高，設(shè)計(jì)和加工余量。1、打印批號(hào)在上個(gè)功能機(jī)構(gòu)完成其加工過(guò)程后，將盒成型封好，待打印批號(hào)。2、折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)運(yùn)用空間八塊機(jī)構(gòu)，使得說(shuō)明書(shū)的折法可以隨意折，最后還能直接將說(shuō)明書(shū)裝進(jìn)折好的盒子，方便快捷，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，還能保證準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。3、預(yù)期結(jié)果和意義1) 通過(guò)對(duì)藥品包裝全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)方面的闡述，以及客戶(hù)需求的不

16、斷提高，多功能藥品包裝全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)在各方面將會(huì)不斷的提高，為推動(dòng)醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。2) 對(duì)于原有產(chǎn)品的更新?lián)Q代。創(chuàng)新與發(fā)展是時(shí)代的主題。技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品的更新?lián)Q代更是制藥包裝設(shè)備面臨的又一大挑戰(zhàn)。多功能藥品包裝全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)屬于獨(dú)立開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，可根據(jù)市場(chǎng)所需及客戶(hù)要求在符合原有設(shè)計(jì)原理的情況下進(jìn)行更新?lián)Q代。3) 這樣的機(jī)器不僅廣泛用于藥品、化妝品、食品等產(chǎn)品的裝盒，特別適用于貴重物品、易碎、無(wú)合適進(jìn)給物品等產(chǎn)品的裝盒，相信多功能自動(dòng)裝盒機(jī)的問(wèn)世，會(huì)給人們的生活帶來(lái)極大方便，給生產(chǎn)帶來(lái)新的動(dòng)力，有極大市場(chǎng)前景。第2章 多功能自動(dòng)裝盒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析2.1 運(yùn)動(dòng)分析和工藝分析本章主要講述多功能

17、自動(dòng)裝盒機(jī)的運(yùn)動(dòng)分析與工藝分析。2.1.1 多功能自動(dòng)裝盒機(jī)各組成部分的運(yùn)動(dòng)分析1、折盒機(jī)構(gòu)裁好的硬質(zhì)紙張運(yùn)送到折盒機(jī)構(gòu)的圓柱卡臺(tái)上，有滾動(dòng)的成型模塊將每個(gè)半成品盒壓制成成品。該機(jī)構(gòu)中的折側(cè)邊和折角機(jī)構(gòu)分別完成水平和前后兩個(gè)方向的動(dòng)作，使用紙盒的成型模塊對(duì)紙盒進(jìn)行限位。2、折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)將待折的說(shuō)明書(shū)運(yùn)送到折疊機(jī)構(gòu)的成型臺(tái)表面，推桿1說(shuō)明書(shū)第一次對(duì)折，并傳送到推桿2的位置，此時(shí)推桿1返回，推桿2將說(shuō)明書(shū)第2次對(duì)折，并傳送到推桿3的位置，此時(shí)推桿1進(jìn)行下一張說(shuō)明書(shū)的推送，與次同時(shí)推桿3將說(shuō)明書(shū)進(jìn)行最后一次對(duì)折并直接推到下面的傳送帶上。如圖2.1所示。3、傳送機(jī)構(gòu)主要是傳送帶將盒以及說(shuō)明書(shū)運(yùn)送到裝盒

18、裝置，然后再由傳送帶運(yùn)送到打印機(jī)構(gòu)進(jìn)行打印批號(hào)。4、打印機(jī)構(gòu)圖2.1 折說(shuō)明書(shū)裝置將傳送帶運(yùn)送而來(lái)的盒打印上生產(chǎn)批號(hào)，最后送到成品提取裝置完成整個(gè)包裝過(guò)程。2.1.2 工藝分析選擇和擬訂工藝過(guò)程是多功能自動(dòng)裝盒機(jī)設(shè)計(jì)的第一階段的任務(wù)，是多功能自動(dòng)裝盒機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。工藝過(guò)程方案是否合理和先進(jìn)，將直接影響所研制的多功能自動(dòng)裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)、外形尺寸、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方式和裝盒質(zhì)量。下面對(duì)所研制的自動(dòng)裝盒機(jī)的具體工藝進(jìn)行分析。本自動(dòng)裝盒機(jī)為多工位裝盒機(jī)，其包裝運(yùn)動(dòng)是間歇運(yùn)動(dòng)，工藝路線(xiàn)為階梯型，即在包裝過(guò)程中有豎直、水平和前后3個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，采用“成型法”完成包裝折疊動(dòng)作。根據(jù)系統(tǒng)功能需求可將整個(gè)包裝過(guò)程分為以下

19、幾道工序，如圖2.2所示：在確定了裝盒機(jī)工序后，制定出該裝盒機(jī)的工藝路線(xiàn)，確定工位數(shù)。在裝盒機(jī)工位設(shè)置時(shí)，主要考慮如何工作行程和空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，使得裝盒機(jī)的整體結(jié)構(gòu)緊湊。折盒機(jī)構(gòu)機(jī)械手裝盒折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)傳送帶打印圖2.2 包裝工序2.1.3 多功能自動(dòng)裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)上節(jié)分析的裝盒機(jī)的功能、工序、以及包裝的工藝流程，可以確定包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)。將包裝機(jī)分為3個(gè)主要子部分，各子部分分別完成各自的功能，并協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)多功能自動(dòng)裝盒機(jī)功能。裝盒機(jī)作為自動(dòng)工作中的一個(gè)特定的類(lèi)型，它具有一般自動(dòng)工作機(jī)的基本共性，在結(jié)構(gòu)上包括驅(qū)動(dòng)元件、工作機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置系統(tǒng)四大部分。同時(shí)裝

20、盒機(jī)也具有自身的一些特點(diǎn)，根據(jù)本裝盒機(jī)的工藝。可將裝盒機(jī)的機(jī)構(gòu)劃分為如圖2.2的四個(gè)部分。圖中所示的折盒機(jī)構(gòu)、折說(shuō)明書(shū)機(jī)以及打印機(jī)構(gòu)都是工作機(jī)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)是直接或者是借助工具對(duì)加工對(duì)象實(shí)施作用，以改變加工對(duì)象的工作職能的性質(zhì)區(qū)分，工作機(jī)構(gòu)又可以劃分位工藝操作機(jī)構(gòu)和輔助操作機(jī)構(gòu)。圖2.2所示的3個(gè)工作機(jī)構(gòu)都是要完成對(duì)多功能自動(dòng)裝盒機(jī)而使用的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)，其中輔助操作機(jī)構(gòu)包括送紙裝置、說(shuō)明書(shū)運(yùn)送裝置和成品取出機(jī)構(gòu)，工藝操作機(jī)構(gòu)是打印機(jī)構(gòu)。本裝盒機(jī)中選用的驅(qū)動(dòng)元件是電動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)元件是為工作機(jī)提供加工及各種運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力的，裝盒機(jī)常用的驅(qū)動(dòng)元件有電動(dòng)機(jī)，液壓元件和氣動(dòng)元件。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是用于將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)從驅(qū)動(dòng)元件

21、傳遞給工作機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能四調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)速度或者變換運(yùn)動(dòng)形式（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閿[動(dòng)或移動(dòng)，連續(xù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹芷诿}動(dòng)等）。2.2 自動(dòng)裝盒機(jī)的工作要求和功能分析多功能自動(dòng)裝盒機(jī)的控制與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，主要包括折盒、折說(shuō)明書(shū)、運(yùn)送盒、運(yùn)送說(shuō)明書(shū)、裝盒、打印批號(hào)等，其中的電氣控制方面主要是時(shí)間的配合。設(shè)備的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是不變性的，設(shè)備結(jié)構(gòu)（整體或局部）不合理、不適用，一旦投入使用，要改變幾乎是不可能的。但對(duì)制藥企業(yè)來(lái)說(shuō)多數(shù)還是要到設(shè)備更新或報(bào)廢時(shí)才更新?lián)Q代，所以設(shè)備的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的影響是先決的。多功能藥品裝盒機(jī)全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用高集程度大規(guī)模芯片為專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的控制系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，自

22、動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作維護(hù)方便等特點(diǎn)。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：系統(tǒng)中的各功能機(jī)構(gòu)的功能和作用。表2.1 功能機(jī)構(gòu)及作用機(jī)構(gòu)名稱(chēng)功 能折盒機(jī)構(gòu)將傳送拉的紙張折疊成型傳送機(jī)構(gòu)傳送紙盒到打印機(jī)構(gòu)折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)將說(shuō)明書(shū)三折成型打印機(jī)構(gòu)給包裝盒打印產(chǎn)品批號(hào)繼電器控制并調(diào)節(jié)推板運(yùn)動(dòng)順序及時(shí)間2.2.1 折包裝盒 圖2.3圓柱卡臺(tái)將剪好的包裝紙運(yùn)送到折合盒機(jī)構(gòu)的四根圓柱卡臺(tái)上。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)折盒模塊裝置，模塊將包裝紙下壓，則此時(shí)包裝盒的一個(gè)側(cè)邊已經(jīng)形成，這時(shí)候推角裝置啟動(dòng)推角板將兩個(gè)盒角推至成型，然后推腳裝置上方的推板運(yùn)動(dòng)將短側(cè)邊推成型壓住兩個(gè)角，包裝盒繼續(xù)下壓一個(gè)側(cè)邊的距離，上推板開(kāi)始由電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，將另一個(gè)

23、側(cè)邊與寬面成型，與此同時(shí)和壓緊的側(cè)邊多余的部分粘在一起，則當(dāng)模塊運(yùn)動(dòng)到垂直位置時(shí)，包裝盒自動(dòng)滑落到傳送帶1上。如圖2.3所示。2.2.2 折說(shuō)明書(shū)此裝置同樣要求時(shí)間搭配的協(xié)調(diào)，1桿將說(shuō)明書(shū)對(duì)折到空間成型機(jī)構(gòu)，然后退回，2桿開(kāi)始運(yùn)動(dòng)將對(duì)折的說(shuō)明書(shū)再次對(duì)折推至3桿位置，然后退回，3桿將說(shuō)明書(shū)最后一次對(duì)折，然后直接推出成型機(jī)構(gòu)，推至傳送帶2上，與傳送帶1上的包裝盒一起裝好至傳送帶3上，等待下一到打印工序。2.2.3 打印批號(hào)裝好說(shuō)明書(shū)包裝盒運(yùn)送到打印機(jī)構(gòu)的下方，有凸輪帶動(dòng)的打印機(jī)構(gòu)完成快速打印，其完成一個(gè)輪回的速度要與傳送帶3的運(yùn)行速度相同，從而保證打引速度和質(zhì)量。2.3 本章小結(jié)本章通過(guò)對(duì)裝盒機(jī)功

24、能與總體分析，制定了整個(gè)設(shè)計(jì)的總體方案，詳細(xì)設(shè)計(jì)了其中的各個(gè)功能機(jī)構(gòu)以及具體工序。為以后的具體零件和功能機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。使得以后的設(shè)計(jì)能有序的進(jìn)行。第3章 自動(dòng)裝盒機(jī)輔助機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 輔助機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)對(duì)其中結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的傳送裝置和打印機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而對(duì)于裝盒機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)的折盒裝置和折說(shuō)明書(shū)裝置將在第四章重點(diǎn)論述。3.1.1 傳送帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)紙盒的傳送速度和距離要保證和折好的說(shuō)明書(shū)同時(shí)進(jìn)入裝盒裝置，因此要滿(mǎn)足以下功能和運(yùn)動(dòng)要求：1、可進(jìn)行單個(gè)紙盒的輸送。2、按工藝路線(xiàn)中所示的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)輸送紙盒，紙盒可完成水平方向行程約為300mm的運(yùn)動(dòng)，兩邊的護(hù)桿是為了保證紙盒不會(huì)滑落出傳送帶。3、要

25、求傳送帶裝備運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，具有一定的定位精度和較高的位置重復(fù)精度，若定位誤差較大，則會(huì)使紙盒與說(shuō)明書(shū)不能及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)去裝盒裝置，影響包裝速度和質(zhì)量，而定位重復(fù)精度低的話(huà)，會(huì)使傳送質(zhì)量不穩(wěn)定。4、傳送帶的速度要求調(diào)節(jié)方便，由于紙盒與說(shuō)明書(shū)要以相同的速度運(yùn)動(dòng)，因而要求可以方便的調(diào)節(jié)輸送裝置的運(yùn)動(dòng)速度，使之可以和裝盒裝置協(xié)調(diào)動(dòng)作。通過(guò)以上分析可以知道，傳送帶設(shè)計(jì)時(shí)要解決的主要有四個(gè)問(wèn)題；1、設(shè)計(jì)一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低的傳送裝置，完成對(duì)紙盒與說(shuō)明書(shū)的運(yùn)送。2、設(shè)計(jì)紙盒的限位機(jī)構(gòu)（即護(hù)板），確保紙盒的輸送精度。3、設(shè)計(jì)能是整個(gè)傳送過(guò)程平穩(wěn)的裝置，保證傳送的速度。4、設(shè)計(jì)能方便調(diào)節(jié)的驅(qū)動(dòng)裝置。3.1.2 打印裝

26、置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝好說(shuō)明書(shū)的紙盒運(yùn)送到打印機(jī)下面，由打印機(jī)進(jìn)行批號(hào)打印。打印裝置由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行打印，在傳送帶上面，確切是紙盒上方有彈性復(fù)寫(xiě)紙，事先固定好的本次產(chǎn)品的批號(hào)數(shù)字模塊通過(guò)該紙將批號(hào)打印到紙盒上，因此在設(shè)計(jì)時(shí)候要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1、 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)凸輪的轉(zhuǎn)速要與傳送帶的速度協(xié)調(diào)，即每傳送過(guò)去一個(gè)紙盒，凸輪就要轉(zhuǎn)動(dòng)一圈。2、不同批次的產(chǎn)品批號(hào)不同，所以打印的數(shù)字模塊要設(shè)計(jì)成可更換的，猶如刀具庫(kù)更換刀具一般，隨時(shí)有備用數(shù)字模塊。3、 保證傳送過(guò)程平穩(wěn)，同時(shí)要保證打印的質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)上要注意結(jié)構(gòu)上的搭配，如圖3.1所示： 為了保證打印模塊的工序按預(yù)期設(shè)計(jì)的進(jìn)行，在兩邊的拉桿裝上彈簧，這

27、樣能保證不會(huì)因轉(zhuǎn)速過(guò)快導(dǎo)致打印模塊壓壞。因要打印的批號(hào)有并列的三行，所以在設(shè)計(jì)模塊的時(shí)候要注意排版和布局，如： 產(chǎn)品批號(hào)：T25028 生產(chǎn)日期：2005.05.21 有效期至：2008.04.21則看出設(shè)計(jì)出并列三排，每排至少八個(gè)數(shù)字，準(zhǔn)備好兩組數(shù)字模塊，其中一組是下角標(biāo)帶點(diǎn)的。如上面的2005. 其中的5.和5就是兩種數(shù)字模塊。每個(gè)數(shù)字模塊的大小為寬4-6mm，長(zhǎng)3-5mm。電動(dòng)機(jī)可以選擇內(nèi)置減速器的，是為了簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，不至于使得這個(gè)機(jī)構(gòu) 繁冗笨重。另外在選擇電機(jī)時(shí)，要選擇能夠自動(dòng)換向的，也就是有控制轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的電氣裝置。因折盒機(jī)構(gòu)中要求沒(méi)分鐘出產(chǎn)紙盒數(shù)量為100-120/min，即

28、每秒2個(gè)，結(jié)構(gòu)上設(shè)置了4個(gè)成型架。因此需要該裝置每2秒就轉(zhuǎn)一圈，則要求電動(dòng)機(jī)的輸出軸的轉(zhuǎn)速為30n/min，如果選用下面表格中所列出的電機(jī)： 圖3.1打印機(jī)構(gòu)表3.1 電機(jī)參數(shù)型號(hào)規(guī)格額定功率（Kw）轉(zhuǎn)速（r/min）視圖文件名編號(hào)Y315S1055 600DY31538Q.DWG 則需要帶內(nèi)置減速器設(shè)計(jì)成二級(jí)減速器按1：4和1：5的比例進(jìn)行減速達(dá)到最終折盒裝置的要求?；蛘哌x用 120rpm、功率0.37W的電機(jī)。則只需要進(jìn)行一級(jí)減速，1：4的比例就足以解決以上問(wèn)題，同樣可以設(shè)置成內(nèi)置的減速器，則輸出軸的轉(zhuǎn)速便是30rpm達(dá)到設(shè)計(jì)要求。3.2 本章小結(jié)本章主要是設(shè)計(jì)了整個(gè)裝盒機(jī)的輔助機(jī)構(gòu)，傳送

29、帶和打印裝置，它們?cè)谡麄€(gè)包裝過(guò)程中也是必不可少的機(jī)構(gòu)，主要功能完成裝好盒后的紙盒傳輸以及打印批號(hào)。第4章 自動(dòng)裝盒機(jī)工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1折盒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要工作機(jī)構(gòu)之一的折盒機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析時(shí)都是關(guān)鍵。4.1.1 折盒裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)折盒動(dòng)作是通過(guò)圓盤(pán)帶動(dòng)導(dǎo)桿實(shí)現(xiàn)折疊工序的，因此折盒裝置要滿(mǎn)足以下的基本要求和運(yùn)動(dòng)要求：1、可進(jìn)行單個(gè)紙盒的折疊。2、按照工藝路線(xiàn)圖2.2中的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)進(jìn)行折盒。當(dāng)模塊移動(dòng)到圓柱卡臺(tái)的水平位置，折盒裝置啟動(dòng)開(kāi)始整個(gè)折盒過(guò)程。3、要求紙張?jiān)诳ㄅ_(tái)上平穩(wěn)放置，具有一定的定位精度和教高的位置重復(fù)精度。4、要協(xié)調(diào)好每個(gè)推板的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，以及推角的運(yùn)動(dòng)始停。5、保證整個(gè)折疊過(guò)程中

30、推板和推角的穩(wěn)定運(yùn)行以及模塊的穩(wěn)速移動(dòng)，確保整個(gè)折疊工序的精度和位置精度。為保證每秒2個(gè)的進(jìn)度，要求兩個(gè)推板和推角要在工作順序上有相當(dāng)好的協(xié)調(diào)性，也就是保證每個(gè)推板和推角在單位時(shí)間內(nèi)要有2個(gè)運(yùn)動(dòng)的反復(fù)。也就是要求電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速是30rpm，并且保證它們的先后順序。其中的腿腳在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)是利用了一對(duì)嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，嚙合齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了兩個(gè)推角的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而完成了折角的動(dòng)作，如圖4.1所示。折角后兩個(gè)推板進(jìn)行有序動(dòng)作完成整個(gè)的折疊過(guò)程。在次過(guò)程中要用到繼電器，因?yàn)槲覀円M(jìn)行的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析。所以簡(jiǎn)略地介紹一下就可以，它主要是控制兩個(gè)推板的運(yùn)動(dòng)先后順序，也是折疊順利完成的關(guān)鍵。圖4.1 推角裝置4.

31、1.2 傳送帶與折盒機(jī)構(gòu)的配合在以上全都保證的前提下，模塊卸下成型的紙盒帶傳送帶上，由其運(yùn)送到后面的裝盒機(jī)構(gòu)，在次期間要保證紙盒的平穩(wěn)，所以在傳送帶的兩端加上可以調(diào)節(jié)的護(hù)桿，另外要是傳送帶的皮帶有足夠的粗糙度，保證紙盒在上面不出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，傳送帶的機(jī)構(gòu)如圖4.2所示：其中為了確保皮帶不打滑，在其下面增加了張緊輥來(lái)保證皮帶一直處于張緊狀態(tài)，進(jìn)而保證紙盒的傳送穩(wěn)定。另外傳送帶的支架設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)，能適應(yīng)不用高度的應(yīng)用，到達(dá)精簡(jiǎn)目的。同時(shí)為了確保不使過(guò)多的紙盒停留甚至堆積在傳送帶上，傳送帶的轉(zhuǎn)速要選擇接近且稍微大于折盒機(jī)構(gòu)的效率，即略微大于每秒2個(gè)生產(chǎn)速度。因?yàn)閭魉蛶чL(zhǎng)330mm，又每個(gè)紙盒的長(zhǎng)度為8

32、0mm，保證間距設(shè)置為100mm，則在傳送帶上不能同時(shí)出現(xiàn)4個(gè)以上的紙盒。因此要求其轉(zhuǎn)速大于或者等于200mm/s.這樣才能保證裝好的紙盒不堆積在傳送帶上。與此同時(shí)打印機(jī)構(gòu)的打印頻率要與機(jī)械手相協(xié)調(diào)，這樣才能確保不遺漏傳送帶上的每一個(gè)包裝盒。 圖4.2 傳送帶4.1.3 機(jī)械手的設(shè)計(jì)在整個(gè)包裝機(jī)中，機(jī)械手起到連接折盒機(jī)構(gòu)和折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)的作用，將兩者在時(shí)間的協(xié)調(diào)上過(guò)度好，并且把裝好的紙盒運(yùn)送到傳送帶上。它是由兩組嚙合齒輪完成兩個(gè)自由度的夾緊和翻轉(zhuǎn)，即水平和垂直方向，再由一個(gè)大齒輪保證旋轉(zhuǎn)上面兩個(gè)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，夾盒裝置如圖4.3所示。圖4.3 夾盒裝置其中齒輪為不全齒的齒輪，夾板與齒輪外邊緣一體，

33、完成張合的夾緊和松開(kāi)動(dòng)作。它由間歇式運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)（能換向）帶動(dòng)。當(dāng)紙盒被夾緊以后，第二組嚙合齒輪開(kāi)始運(yùn)作，使得整個(gè)的夾盒裝置在豎直方向上翻轉(zhuǎn)，即由水平到豎直，該裝置如圖4.4所示。圖4.4. 翻轉(zhuǎn)裝置在上述機(jī)構(gòu)完成預(yù)定動(dòng)作后，主電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得整個(gè)裝置旋轉(zhuǎn)180度，運(yùn)送到折說(shuō)明書(shū)最后一道工序的正下方，將說(shuō)明書(shū)直接裝進(jìn)成型的紙盒，然后旋轉(zhuǎn)90度，運(yùn)送到傳送帶上，之后循環(huán)以上的工序。在機(jī)械手整個(gè)的運(yùn)作過(guò)程中，機(jī)械手臂的長(zhǎng)度要根據(jù)折盒裝置和折說(shuō)明書(shū)裝置的距離來(lái)確定，其高度由折說(shuō)明書(shū)的空間成型機(jī)構(gòu)以及折盒裝置的卡臺(tái)機(jī)構(gòu)來(lái)確定。同時(shí)傳送帶要與機(jī)械手協(xié)調(diào)配合，在保證能運(yùn)送到的前提下，還要平穩(wěn)的運(yùn)送到傳送帶上

34、，然后由傳送帶上方的打印裝置進(jìn)行打印。4.2 折說(shuō)明書(shū)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本裝置中運(yùn)動(dòng)到了多個(gè)齒輪傳動(dòng)，一是為了減速，二是為了保證兩個(gè)導(dǎo)桿運(yùn)動(dòng)的相異性，從而按工序完成折說(shuō)明書(shū)的過(guò)程。4.2.1 齒輪的選擇和校核折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)是第一次運(yùn)用空間成型機(jī)構(gòu)，將說(shuō)明書(shū)一次性要求目的，并且將說(shuō)明書(shū)直接運(yùn)送到傳送帶上，與折好的紙盒一起運(yùn)至裝盒機(jī)構(gòu)。如圖4.5所示。由圖看出，中間最小的齒輪是主動(dòng)輪，也就是電動(dòng)機(jī)的輸出軸，因其生產(chǎn)出的說(shuō)明書(shū)的數(shù)量以及運(yùn)送速度要和紙盒保持一致，則先確定最大齒輪的轉(zhuǎn)速，整個(gè)機(jī)構(gòu)一次完成一個(gè)說(shuō)明書(shū)的折疊，因此在速度上要求高了，在工序上更不能有差錯(cuò)，即整個(gè)裝置要做到每秒2個(gè)說(shuō)明書(shū)運(yùn)送到最上面的

35、導(dǎo)桿下面待命，如此的話(huà)要求大齒輪的轉(zhuǎn)速為120rpm，因?yàn)檎麄€(gè)齒輪系是個(gè)減速機(jī)構(gòu)，所以在選定好電動(dòng)機(jī)后去選擇中間的從動(dòng)輪，在本裝置中也可以稱(chēng)為換向輪。 圖4.5 折說(shuō)明書(shū)裝置選定電動(dòng)機(jī)的輸出功率為6KW，小齒輪轉(zhuǎn)訴為300rpm,它和換向輪的齒數(shù)比為1.25，使用壽命為15年（設(shè)每年工作300天），兩班制，帶式輸出平穩(wěn)，換向不變。1、選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）按圖3.3所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2）折說(shuō)明書(shū)機(jī)構(gòu)屬于一般工作機(jī)，要求精度不是很高，故選用7級(jí)精度（GB1009588）3） 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)）

36、硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4） 選擇小齒的齒數(shù)為，大齒數(shù)為2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式驚醒計(jì)算，即 （4.1）1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選載荷系數(shù)K=1.3（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 T=95.51=95.510/300=3.183（3）查表選取齒寬系數(shù) （4）查表得材料的彈性影響系數(shù) （5）按齒面硬度得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 （6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （4.2） （7）查表得接觸疲勞壽命系數(shù) ；（8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得 2） 計(jì)算 （1） 試算小出論分度圓直徑，代入中教小的值， 49.70

37、mm（2）計(jì)算圓周速度v （3）計(jì)算齒寬b （4）計(jì)算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 b/h=49.70/5.591=8.89（5） 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)v=0.67m/s,7級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) 直齒輪，假設(shè)。查得 ；查得使用系數(shù) v=0.78m/s 7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)， 將數(shù)據(jù)帶入后得 =1.085 由b/h=8.89, 查圖表得故載荷系數(shù) （4.3）（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑， （7）計(jì)算模數(shù)m 3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲計(jì)算公式為 （4.4）1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；大齒輪的彎曲強(qiáng)度疲勞極限 ；（2） 查得彎曲疲勞強(qiáng)度壽

38、命系數(shù) ；（3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 （4）計(jì)算載荷系數(shù)K （5）查取齒形系數(shù) 查得 ；。（6）查取應(yīng)力校正系數(shù) 查得 ；。（7）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)副計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.28并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值1.5， 按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取=45。 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿(mǎn)足了齒面接

39、觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)，4、幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算分度圓直徑 mm mm 2）計(jì)算中心距 3） 計(jì)算齒輪寬度 取mm；5、驗(yàn)算 ,合適。4.2.2 鍵的選擇與校核1、 選擇鍵聯(lián)接的類(lèi)型和尺寸一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。根據(jù)d=8mm 從表中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=14mm,高度h=9mm。又由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)L=20mm（比輪轂寬度小些）2、 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度平鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)距時(shí)，聯(lián)接中各零件的受力情況如圖4.6所示：對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平

40、鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。 因此導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接），其主要實(shí)效形式是工作面的過(guò)度磨損。因此通常按逐個(gè)面的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵的強(qiáng)度條件為 （4.5）導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為 （4.6）式中：T傳遞的轉(zhuǎn)距（T=F），單位為； K鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，此處h為鍵的高度，單位為mm; l鍵的工作長(zhǎng)度，單位為mm，圓頭平鍵l=L-b,平頭平鍵l=L,這里L(fēng)為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，單位為mm ,b為鍵的寬度單位為mm; d 軸的直徑，單位為mm; 鍵、軸、輪轂三者

41、中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa;鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用應(yīng)力，單位為MPa;圖4.6 平鍵聯(lián)接的受力情況鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查表得許用擠壓應(yīng)力。鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=20mm-14mm=6mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.59m=4.5mm得：可見(jiàn)聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度不夠?？紤]到相差較大，因此改用雙鍵，相隔布置。雙鍵的工作長(zhǎng)度 ，則可得： 合適。4.3 本章小結(jié)本章的主要是任務(wù)也是整個(gè)設(shè)計(jì)的主體，將其功能機(jī)構(gòu)中的折盒裝置和折說(shuō)明書(shū)裝置，以及其中的齒輪的選擇與校核，鍵的選擇與校核還有機(jī)械說(shuō)的設(shè)計(jì)，這些工作的完成也是整個(gè)包裝機(jī)設(shè)計(jì)的大體完成。第5章 常用零件的選擇與校

42、核5.1 軸承和螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本章主要針對(duì)裝盒機(jī)的常用零件軸和螺栓組進(jìn)行校核。5.1.1 動(dòng)軸承的校核 1、 支承部分的剛度和同心度 軸和安裝軸承的外殼或者軸承座，以及軸承裝置中的其它受力零件，必須有足夠的剛性，因?yàn)檫@些零件的變形都要阻滯滾動(dòng)體的滾動(dòng)而使軸承提前損壞。外殼及軸承座孔壁均應(yīng)有足夠的厚度，壁板上的軸承座的懸臂應(yīng)盡可能地縮短，并加強(qiáng)肋來(lái)增強(qiáng)支承部分的剛性，如果外殼是用輕合金或者非金屬制成的安裝軸承處應(yīng)采用鋼或者鑄鐵制的套環(huán)。2、軸承的配制一般來(lái)說(shuō)，一根軸需要兩個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)支點(diǎn)可由一個(gè)或者一個(gè)以上的軸承組成。合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及受熱膨脹后不致將

43、軸承卡死等因素。常用的軸承配置方法有以下三種：1）雙支點(diǎn)各單向固定2）一端支點(diǎn)雙向固定，另一端支點(diǎn)游動(dòng)3）兩端游動(dòng)支承3、 滾動(dòng)軸承的軸向緊固1）內(nèi)圈緊固的常用方法（1）用軸用彈性擋圈嵌在軸的溝槽內(nèi)，主要用于軸向力不大及轉(zhuǎn)速不高時(shí)。（2）用螺釘固定的軸端擋圈緊固，可用于在高轉(zhuǎn)速下承受大的軸向力。（3）用圓螺母和止動(dòng)墊圈緊固，主要用于軸承轉(zhuǎn)速高、承受較大的軸向力的情況。（4）用緊定襯套、止動(dòng)墊圈和圓螺母緊固，用于光軸上、軸向力和轉(zhuǎn)速都不大的、內(nèi)圈為圓錐孔的軸承。2）外圈軸向緊固的常用方法 （1）用嵌入外殼溝槽內(nèi)的孔用彈性擋圈緊固，用于軸向力不大且需減小軸承裝置尺寸時(shí)。（2）用軸用彈性擋圈嵌入軸承

44、外圈的止動(dòng)槽內(nèi)緊固，用于帶有止動(dòng)槽的深溝球軸承，當(dāng)外殼不便設(shè)凸肩并且外殼為剖分結(jié)構(gòu)時(shí)。（3）用軸承蓋緊固，用于高轉(zhuǎn)速及很大軸向力時(shí)的各類(lèi)向心、推力和向心推力軸承。（4）用螺紋環(huán)緊固，用于軸承轉(zhuǎn)速高，軸向載荷大，而不適于使用軸承蓋緊固的情況。3、軸承的校核與壽命計(jì)算根據(jù)工作條件決定在傳軸的兩端反裝兩個(gè)角接觸球軸承，軸承徑向載荷，軸向載荷軸承轉(zhuǎn)速n=120r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有輕微沖擊。預(yù)期計(jì)算壽命5000h1）求比值 查表得，深溝求軸承的最大e值為0.44，故此時(shí)。2） 初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 （5.1）查表得，=1.01.2，取=1.2。按表X=0.56，Y值需在已知型號(hào)和基本額定靜載荷后才能求出，

45、現(xiàn)暫選一近似中間值取Y=1.5，則 P=1.2（0.56550+1.5270）N=855.6N3）軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值 （5.2）按照軸承樣本或設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇C=3300N的61900軸承。此軸承的基本額定靜載荷=3300N。驗(yàn)算如下：（1）求相對(duì)軸向載荷對(duì)應(yīng)的e 值與Y值 查表，對(duì)深溝球軸承取14.7，則相對(duì)軸向載荷為 ，在表中介于之間，對(duì)應(yīng)的e值為，Y 值為。（2）用線(xiàn)性插值法求Y值 故X=0.56，Y=1.55（3）求當(dāng)量動(dòng)載荷P（4）驗(yàn)算61900軸承的壽命，得即高于預(yù)期計(jì)算使用壽命，則選擇的合適。5.2 螺栓組聯(lián)接的設(shè)計(jì)與計(jì)算 進(jìn)行螺栓組聯(lián)接受力分析的目的是，根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和受載

46、情況，求出受力最大的螺栓及其所受的力，以便進(jìn)行聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算。 為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在分析螺栓組聯(lián)接的受力時(shí)，假設(shè)所有螺栓的材料、直徑、長(zhǎng)度和預(yù)緊力均相同；螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心與聯(lián)接接合面的形心重合；受載后聯(lián)接接合面仍保持為平面。5.2.1 螺栓組的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)螺栓組聯(lián)接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，在于合理地確定聯(lián)接接合面的幾何形狀和螺栓的布置式，力求各螺栓和聯(lián)接接合面間均受力均勻，便于加工和裝配。為此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：1、 聯(lián)接接合面的幾何形狀通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱(chēng)的簡(jiǎn)單幾何形狀。這樣不但便于加工制造，而且便于對(duì)稱(chēng)布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱(chēng)中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證聯(lián)接接合面受力均勻。2、 螺栓的

47、布置應(yīng)使各螺栓的受力合理。不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置八個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均勻。3、 螺栓的排列應(yīng)有合理的間距、邊距。布置螺栓時(shí)，各螺栓軸線(xiàn)間以及螺栓軸線(xiàn)和機(jī)體壁間的最小距離，應(yīng)根據(jù)扳手所需活動(dòng)空間的大小來(lái)決定。4、分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目，應(yīng)取成4、6、8等偶數(shù)，以便在圓周上鉆孔時(shí)的分度和畫(huà)線(xiàn)。5、 避免螺栓承受附加的彎曲載荷。除了要在結(jié)構(gòu)設(shè)法保證載荷不偏心外，還應(yīng)在工藝上保證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭部的支承面平面，并與螺栓軸線(xiàn)相垂。5.2.2 螺栓組的計(jì)算1、計(jì)算圓柱卡臺(tái)底板所受的轉(zhuǎn)矩 T=95.51=95.510/300=3.183=3183Ncm 在傾覆力矩T的

48、作用下，螺栓所受的載荷為 （5.3）故螺栓所受的軸向工作載荷為 2、根據(jù)底板接合面不產(chǎn)生滑移的條件 （5.4） 查表得接合面間的摩擦系數(shù) =0.16，并取=0.2，則=1-=0.8，取防滑系數(shù)，則各螺栓所需要的預(yù)緊力為 3、上面每個(gè)螺栓所受的總拉力 4、確定螺栓的直徑 選擇螺栓材料為Q235、性能等級(jí)為 4.6的螺栓，查表得材料屈服極限，查表得安全系數(shù)S=1.5，故螺栓材料的許用應(yīng)力。求得螺栓危險(xiǎn)截面的直徑為 按粗牙普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)（GB5780-86），選用螺紋公稱(chēng)直徑d=8mm 5、 校核螺紋組聯(lián)接接合面的工作能力 1）聯(lián)接接合面下端的擠壓力不超過(guò)許用值，以防止接合面壓碎。 有： 1.61MP

49、a （5.5） 查表得，故聯(lián)接接合面下端不致壓碎。2）聯(lián)接接合面上端應(yīng)保持一定的殘余預(yù)緊力，以防止托架受力時(shí)接合面產(chǎn)生間隙，即，有 =72.44N/m0.72MPa0 故接合面上端受壓最下處不產(chǎn)生間隙。3）校核螺栓 所需的預(yù)緊力是否合適對(duì)碳素鋼螺栓，要求 已知，取預(yù)緊力下限即 要求的預(yù)緊力 ，小于上值，故滿(mǎn)足要求。 5.3本章小結(jié)本章的主要任務(wù)是將機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)的常用零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，如滾動(dòng)軸承和螺栓組，它們是機(jī)構(gòu)中最常用的也關(guān)鍵的零件。要對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核才能保證在整個(gè)裝置中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。結(jié) 論隨著我國(guó)包裝工業(yè)的快速進(jìn)步與發(fā)展，多功能自動(dòng)裝盒機(jī)的使用和需求越來(lái)越廣泛。然而在大部分的裝盒機(jī)，尤其是藥品裝

50、盒機(jī)中，采用多中工序甚至是多種裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，因此裝盒機(jī)的結(jié)構(gòu)和控制比較復(fù)雜，難于操作并且成本較高。本論文則是綜合各種裝盒機(jī)的特點(diǎn)，并大膽采用了空間成型機(jī)構(gòu)將說(shuō)明書(shū)一次成型，簡(jiǎn)單方便，快捷準(zhǔn)確。該裝盒機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，操作簡(jiǎn)單，精度高等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)該裝盒機(jī)的原理、運(yùn)動(dòng)分析和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。總結(jié)一下個(gè)人的設(shè)計(jì)結(jié)果。1、 設(shè)計(jì)了裝盒機(jī)的總體結(jié)構(gòu)對(duì)裝盒機(jī)的功能需求展開(kāi)調(diào)查和分析，制定符合本裝盒機(jī)實(shí)際工作情況的加工工序和工藝路線(xiàn)，確定了裝盒機(jī)的各個(gè)功能機(jī)構(gòu)，即：折盒裝置、傳送裝置、折說(shuō)明書(shū)裝置、打印機(jī)構(gòu)。根據(jù)各部分的功能需求，對(duì)其基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)。2、用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)了

51、準(zhǔn)確的傳輸、折疊、打印等復(fù)雜動(dòng)作，并能控制各動(dòng)作之間的速度匹配，使各動(dòng)作完成地協(xié)調(diào)。3、在傳送裝置中，設(shè)計(jì)了護(hù)桿結(jié)構(gòu)為了保證紙盒在傳輸過(guò)程中能平穩(wěn)準(zhǔn)確運(yùn)送到下一個(gè)功能機(jī)構(gòu)，這種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，隨即機(jī)械定位，保證了定位精度。設(shè)計(jì)中的不足和需要解決的問(wèn)題1、由于設(shè)計(jì)過(guò)程中，沒(méi)有采用電氣機(jī)構(gòu)，所以在整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)作過(guò)程時(shí)。需要根據(jù)實(shí)際情況安裝或者設(shè)計(jì)相應(yīng)的電氣裝置，同時(shí)由于個(gè)人能力有限，因此在某些機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同類(lèi)型的錯(cuò)誤，使得某些機(jī)構(gòu)在理論上可行，而在實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)遇到問(wèn)題。另外在整個(gè)繪圖過(guò)程中總體輪廓不會(huì)出現(xiàn)什么大問(wèn)題，畢竟個(gè)人知識(shí)與實(shí)際操作水平受限。因而會(huì)出現(xiàn)細(xì)節(jié)性的錯(cuò)誤是再所難免的，在導(dǎo)師的評(píng)解

52、和指導(dǎo)下去逐個(gè)更正。2、在整個(gè)包裝過(guò)程中，缺少了紙張的供應(yīng)機(jī)構(gòu)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要注意詳細(xì)講解清楚該裝置的運(yùn)行環(huán)境。 另外在機(jī)械手將裝好的紙盒運(yùn)送到傳送帶的過(guò)程中，紙盒在傳送帶上的穩(wěn)定性低，會(huì)產(chǎn)生紙盒的滑落或者是錯(cuò)位現(xiàn)象，這些都是要在實(shí)際中解決的問(wèn)題。鑒于個(gè)人水平限制，因此在精度上設(shè)計(jì)的不是很高，需要咨詢(xún)導(dǎo)師解決相關(guān)問(wèn)題。 參考文獻(xiàn)1 彭國(guó)勛.包裝機(jī)械淺論M.第1版.北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1985.2 馮玉寬.包裝技術(shù)的發(fā)展的應(yīng)用概況N.設(shè)備情報(bào)網(wǎng)網(wǎng)刊，1991(3),6-8.3 關(guān)振球.輕工業(yè)包裝生產(chǎn)線(xiàn)M.北京:輕工業(yè)出版社,1989.4 四川省包裝機(jī)械委員會(huì)編.包裝機(jī)械技術(shù)M.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社，1985.5 高德主編. 包裝機(jī)械設(shè)計(jì)D.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.6 湯瑞編.輕工業(yè)自動(dòng)D化.第一版.上海:上海交通大學(xué)出版社，1985.7 許林成.包裝機(jī)械原理與設(shè)計(jì)M.第1版,上海技術(shù)出版社，1988.8 韶軍，張繼紅。機(jī)電一體化在包裝機(jī)械中的應(yīng)用M.中國(guó)包裝工業(yè)，2002 No.94：55-56.9 濮良貴，紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)（第七版